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根據(jù)"應(yīng)用物理學(xué)"的報(bào)道，俄勒岡州立大學(xué)在開發(fā)新的光學(xué)傳感器方面取得了很大進(jìn)展。他們開發(fā)了一種新型光學(xué)傳感器，能夠更真實(shí)地模擬人的眼睛感知物體變化的能力。這一結(jié)果有望在圖像識別、機(jī)器人技術(shù)和人工智能領(lǐng)域取得重大突破。

目前，信息處理算法和體系結(jié)構(gòu)越來越像人腦，但接收信息的方式仍然是為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，為了充分發(fā)揮它們的潛力，更像人腦的"思考"計(jì)算機(jī)需要更像人眼那樣"看得見"的圖像傳感器。

人眼包含大約1億個(gè)感光器，但視神經(jīng)與大腦只有一百萬個(gè)連接，因此在傳送圖像之前，必須對視網(wǎng)膜進(jìn)行大量預(yù)處理和動(dòng)態(tài)壓縮。

傳統(tǒng)的傳感技術(shù)，如智能手機(jī)中的數(shù)碼相機(jī)和芯片，更適合于順序處理。每個(gè)傳感器產(chǎn)生的信號，其幅度隨接收光的強(qiáng)度而變化，這意味著靜態(tài)圖像將使傳感器產(chǎn)生更恒定的輸出電壓。

在新的視網(wǎng)膜形態(tài)傳感器中，利用了鈣鈦礦獨(dú)特的光電特性。鈣鈦礦被放置在一個(gè)只有幾百納米厚的超薄層中，其厚度只有幾百納米，在光下從絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。因此，在靜態(tài)條件下，該傳感器保持相對安靜，當(dāng)檢測到光的變化時(shí)，記錄一個(gè)短而尖銳的信號，然后迅速恢復(fù)到其基線狀態(tài)。

研究人員模擬了一系列視網(wǎng)膜形態(tài)傳感器，以預(yù)測視網(wǎng)膜形態(tài)攝像機(jī)對輸入刺激的反應(yīng)。例如，在棒球訓(xùn)練的模擬演示中，內(nèi)場球員似乎清晰地看到明亮的移動(dòng)物體，而相對靜態(tài)的物體(如站立)則逐漸消失。更引人注目的是，一只鳥飛進(jìn)了視野，然后停在一個(gè)看不見的鳥喂食器上，幾乎消失了，但在起飛時(shí)又出現(xiàn)了。

研究人員還可以在這些模擬中輸入任何視頻，并以與人眼基本相同的方式處理信息。例如，如果機(jī)器人使用這些傳感器跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，其視場中的任何靜態(tài)狀態(tài)都不會引起響應(yīng)。一旦目標(biāo)移動(dòng)，它將產(chǎn)生高壓，并立即告訴機(jī)器人目標(biāo)的位置，而無需任何復(fù)雜的圖像處理。

新的傳感器還可以與神經(jīng)形態(tài)學(xué)計(jì)算機(jī)完美地匹配。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不同，神經(jīng)形態(tài)學(xué)計(jì)算機(jī)是一個(gè)大規(guī)模的模擬人腦的并行網(wǎng)絡(luò)，它為用于自動(dòng)駕駛儀、機(jī)器人技術(shù)和先進(jìn)圖像識別的下一代人工智能提供了支持。

主編圓點(diǎn)

人腦處理的信息有80%以上是通過眼睛獲得的，視覺系統(tǒng)的信息處理能力在很大程度上取決于視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和功能。因此，許多工程師一直夢想建立一種與人眼類似的視網(wǎng)膜傳感器，能夠同步檢測和處理信息--或真正模仿自然生物的眼睛。近年來，在這一領(lǐng)域取得了非常有價(jià)值的突破，比如本文中的光學(xué)傳感器就是其中之一，但從現(xiàn)在開始，這項(xiàng)技術(shù)可能至少要十年才能走向?qū)嶋H應(yīng)用。